小檗堿衍生物的活性研究進(jìn)展

張 磊* 王 京聶 晶姚其正

（1 遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州 遵義 563003；2 中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210009）

小檗堿衍生物的活性研究進(jìn)展

張 磊1* 王 京1聶 晶1姚其正2

（1 遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州 遵義 563003；2 中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210009）

小檗堿是一種來源于植物的天然藥物，其在醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文綜述了近年來小檗堿衍生物的活性研究進(jìn)展，旨在能為以天然產(chǎn)物小檗堿為核心的結(jié)構(gòu)改造上提供一些有益的幫助。

小檗堿；衍生物；活性；研究進(jìn)展

1　概 述

小檗堿［1］又稱黃連素，是從中草藥黃連等植物中提取分離得到的一類異喹啉類生物堿。小檗堿在臨床上主要用于治療細(xì)菌性胃腸道疾病。近年來，小檗堿成了國內(nèi)外天然藥物化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，大量的小檗堿結(jié)構(gòu)衍生物被合成出來。研究結(jié)果表明，這些小檗堿的結(jié)構(gòu)衍生物具有多種藥理活性，如治療阿爾茲海默綜合征、抗微生物、抗腫瘤和抗病毒等［2］。因此，本文綜述了近年來小檗堿衍生物的活性研究進(jìn)展。小檗堿結(jié)構(gòu)式見圖1。

2　小檗堿衍生物的藥理活性

2.1治療阿爾茲海默綜合征：阿爾茨海默病（alzheimer disease，AD）是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性病，起病隱襲，病程呈慢性進(jìn)行性。AD的病因及發(fā)病機(jī)制尚未闡明，特征性病理改變?yōu)棣碌矸蹣拥鞍壮练e形成的細(xì)胞外老年斑和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)，以及神經(jīng)元丟失伴膠質(zhì)細(xì)胞增生還包括氧化應(yīng)激、乙酰膽堿酯酶（AChE）、丁酰膽堿酯酶（BuChE）等有關(guān)。

圖1　小檗堿結(jié)構(gòu)式

研究表明，天然產(chǎn)物小檗堿對阿爾茲海默綜合征有一定的療效［3］。Shi等［4］利用點(diǎn)擊化學(xué)，將疊氮基和炔基環(huán)合得到了一系列含有三氮唑的小檗堿衍生物，并在體外將所合成的小檗堿衍生物測定了對乙酰膽堿酯酶（AChE）和丁酰膽堿酯酶（BuChE）的抑制活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系列化合物對這兩種酶都有一定的抑制活性，其中，化合物1（圖2）對AChE的抑制活性最強(qiáng)，IC50值為（0.044±0.001）μmol，對BuChE的IC50為（6.21±0.127）μmol，對AChE的選擇性為141，而陽性藥加蘭它敏對AChE的IC50為（0.623±0.099）μmol，對BuChE的IC50為（15.7±0.787）μmol，對AChE的選擇性為25.3?；衔?對β淀粉樣蛋白的聚合也有較強(qiáng)的抑制活性，在20 μmol濃度下，其抑制率為77.9%。進(jìn)一步的分子對接模型顯示，其可以通過與AChE蛋白結(jié)構(gòu)中的Trp84形成π-π形式的相互作用而起到抑制活性。

圖2　小檗堿類衍生物（1～18）

Jiang等［5］合成了一系列小檗堿與苯酚、褪黑素、阿魏酸雜合的小分子衍生物，并對阿爾茲海默綜合征進(jìn)行了相關(guān)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雜合分子的抗氧化性和Aβ蛋白聚合抑制性均強(qiáng)于小檗堿，但是其中一些化合物的AChE的抑制活性有所降低?；衔?（圖2）對Aβ蛋白聚合抑制性達(dá)到92%（20 μmol），對AChE，BuChE也有較強(qiáng)的抑制活性。該類型的雜合小檗堿衍生物是一類有前途的，具有多重作用機(jī)制的AD藥物。

Shande等［6］合成了9-N-取代的小檗堿類化合物，并研究了這些化合物的多種生物活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該系列化合物均有較好的抗氧化活性及抗AChE，BuChE，Aβ蛋白聚合的活性。其中，化合物3（圖2）的活性最好：抗氧化活性相當(dāng)于4.05 μmol Trolox；對AChE和 BuChE 的IC50值分別為（0.027±0.002）μmol，（0.713±0.016）μmol；對Aβ蛋白聚合抑制的IC50為2.73 μmol。

2.2抗微生物：小檗堿抗菌譜廣泛，對金黃色葡萄球菌、鏈球菌等有較強(qiáng)抗菌作用；對枯草桿菌、肺炎桿菌、結(jié)核桿菌也有抗菌作用，其作用機(jī)制在于抑制微生物的DNA和蛋白質(zhì)的合成。

根據(jù)藥物分子藥效團(tuán)雜合的原理，Samosorn等［7］將NorA抑制劑與小檗堿通過亞甲基醚連接成一個(gè)小分子，合成了13位取代的小檗堿衍生物，通過體外一系列生物測試表明，化合物4（圖2）對金色葡萄球菌具有強(qiáng)烈的抑菌活性，MIC為1.7 μmoL，是小檗堿的382倍；該化合物對NorA泵也具有一定的阻止活性。構(gòu)效關(guān)系研究顯示，雜合分子中的吲哚結(jié)構(gòu)對抑制NorA泵的活性沒有貢獻(xiàn)，但是其是保持雜合分子具有較好抗菌活性的必要基團(tuán)。

Zhang等［8］設(shè)計(jì)并合成了一系列9位取代的小檗堿衍生物，并考察其對革蘭陽性菌、革蘭陰性菌及兩種真菌的抑制活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，合成的小檗堿衍生物的抗細(xì)菌及真菌的活性與小檗堿相當(dāng)或優(yōu)于小檗堿，化合物5（圖2）對MRSA、S.aureus、B.subtilis、M.luteus、E.coli和P.vulgaris的MIC值在2～8 μg/mL，優(yōu)于氯新霉素和小檗堿，與諾氟沙星相當(dāng)；抗真菌方面，其對C.albicans、C.mycoderma的MIC分別為4 μg/mL和2 μg/mL。

Park等［9］在小檗堿和小檗紅堿的13位引入了苯甲基取代基，并對所合成的化合物進(jìn)行了體外抗病原性真菌的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，取代小檗堿衍生物的抗真菌活性較小檗堿和小檗紅堿有明顯的提高，化合物6（圖2）對C.albicans、C.tropicalis和C.krusei的MIC分別4 μg/mL、1 μg/mL和8 μg/mL，均優(yōu)于小檗堿和小檗紅堿。

Liu等［10］合成了28個(gè)13-正辛基小檗堿鹽，對多藥耐藥性結(jié)核分枝桿菌H37RV的抑制實(shí)驗(yàn)表明，化合物均對H37Rv具有抑制活性，其中化合物7（圖2）的活性最強(qiáng)，其MIC值為0.125 μg/mL，并且該化合物對耐利福平和異煙肼的結(jié)核分枝桿菌具有較好的活性，該化合物還在進(jìn)一步的研究中。

2.3抗腫瘤：近年來的研究結(jié)果表明，小檗堿具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。主要的機(jī)制：①影響腫瘤細(xì)胞生長周期；②抑制拓樸異構(gòu)酶；③調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因；④抑制腫瘤血管生成等。

Lo等［11］報(bào)道了9-O-烷基修飾的小檗堿類衍生物，體外抗腫瘤實(shí)驗(yàn)表明，隨著烷基鏈的增持，化合物的ClogP值也在不斷的變大，對HepG2和HT-29腫瘤細(xì)胞的抑制活性也提高，當(dāng)R=Farnesyl時(shí)，化合物8（圖2）對兩種腫瘤細(xì)胞的抑制活性都較強(qiáng)，對HepG2和HT-29的IC50（48 h）值分別為（0.08±0.02）μmol，（0.27±0.07）μmol，強(qiáng)于小檗堿（8.32±2.11）μmol，（8.45±0.35）μmol和順鉑（36.00± 3.10）μmol，（24.10±0.10）μmol；熒光實(shí)驗(yàn)證明該化合物能夠明顯的減少腫瘤細(xì)胞的數(shù)量，并導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生明顯的變化，如皺縮，核酸裂解等；進(jìn)一步的annexin V-FITC實(shí)驗(yàn)還證明，其能夠誘導(dǎo)HepG2腫瘤細(xì)胞的凋亡。

Ma等［12］設(shè)計(jì)合成了3個(gè)多胺取代的小檗堿衍生物9～11（圖2），并利用圓二色光譜（CD）、熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、熒光光譜和聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）終止實(shí)驗(yàn)等手段研究了小檗堿衍生物與端粒DNA 的相互作用。小檗堿衍生物可以誘導(dǎo)端粒DNA序列形成反平行結(jié)構(gòu)G-四鏈體，顯著地提高了端粒G-四鏈體的穩(wěn)定性，有效地抑制了端粒的擴(kuò)增；而與雙鏈DNA 的相互作用則很小，是高選擇性的端粒G-四鏈體配體。構(gòu)型關(guān)系表明：側(cè)鏈長越長，側(cè)鏈與四鏈體表面的作用越強(qiáng)；側(cè)鏈的堿性基團(tuán)更容易與磷酸基團(tuán)發(fā)生靜電作用；側(cè)鏈上容易質(zhì)子化的氨基個(gè)數(shù)越多，對于穩(wěn)定作用的貢獻(xiàn)越大。這些化合物可作為開發(fā)端粒酶抑制劑抗癌藥物的先導(dǎo)化合物。

Zhang［13］等將小檗堿及結(jié)構(gòu)類似物巴馬汀分子結(jié)構(gòu)的C-13位引入長的烷烴鏈12～15（圖2），并研究不同長度烷烴鏈對化合物抗腫瘤活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小檗堿及巴馬汀衍生物對多種腫瘤細(xì)胞（如7701QGY、SMMC7721、HepG2等）的IC50值在（0.02±0.01）～（13.58 ±2.84）μmoL，并能夠顯著抑制小鼠S180移植瘤的生長。構(gòu)效關(guān)系研究顯示：13-烷基取代小檗堿和13-烷基取代巴馬汀抑制腫瘤細(xì)胞生長活性均分別高于小檗堿和巴馬汀它們相應(yīng)的同系物，同時(shí)還顯示出隨著13-位取代的直鏈烷基的碳鏈增長，相應(yīng)的抗腫瘤活性也隨之增加。

2.4抗病毒：病毒是一種主要是由蛋白質(zhì)和核酸組成的微生物，其結(jié)構(gòu)非常簡單，只有幾個(gè)到十幾個(gè)基因，如HIV病毒等。病毒的特點(diǎn)是在宿主細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)寄生，利用宿主細(xì)胞的成分來為它自己復(fù)制，并危害宿主。

Yang［14］等報(bào)道了巴馬汀及小檗堿的抗HIV-1研究，它們的EC50為44.5 mg/L和63.1 mg/L；而在13-正己基小檗堿鹽酸鹽（12）和13-正己基巴馬汀鹽酸鹽（14）對HIV-1沒有抑制活性。但是12和14抑制對HIV-1感染的C8166細(xì)胞抑制作用都較好，EC50為0.16 mg/L，0.08 mg/L，明顯優(yōu)于小檗堿和巴馬汀。

研究顯示［15］，通過對小檗堿類似物16～18（圖2）的抗人巨細(xì)胞病毒（HCMV）及細(xì)胞毒性研究，鹽酸小檗堿與更昔洛韋的抑制HCMV活性相當(dāng)，IC50=0.68 μmol、0.91 μmol?；衔?7和18具有與更昔洛韋相當(dāng)?shù)目笻CMV活性，但是它們的細(xì)胞毒性較大。

3　結(jié)束語

綜上所述，天然藥物小檗堿的結(jié)構(gòu)修飾產(chǎn)物具有多種較強(qiáng)的藥理活性，如治療阿爾茲海默綜合征、抗微生物、抗腫瘤和抗病毒等，部分衍生物的活性強(qiáng)于小檗堿或毒性低于小檗堿。因此，小檗堿衍生物是一類具有較大研究價(jià)值的先導(dǎo)化合物。

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Advances in Research on Activities of Berberine Derivatives

ZHANG Lei1， WANG Jing1， NIE Jing1， YAO Qi-zheng2
（1 School of Pharmacy， Zunyi Medical College， Zunyi 563003， China；2 School of Pharmacy， China Pharmaceutical University， Nanjing 210009， China）

Berberine was a natural drug derived from plants， and it played important roles in the medicine. The advances in research on activities of berberine derivatives were reviewed in this paper for the structural modifications of berberine.

Berberine； Derivatives； Activities； Recent advance

R282.71

A

1671-8194（2015）012-0032-03

E-mail：lei_chang@yeah.net